CAN總線的特點(diǎn)及J協(xié)議通信原理

CAN總線的特點(diǎn)及J193９協(xié)議通信原理、內(nèi)容和應(yīng)用來(lái)源：HYPＥＲＬINK＂htｔp：/／ｂlog。mｃuoｌ.com/Uｓeｒ/ｅkinｇ／articlｅ／3７76_1。ｈtm”http://blog。mcuｏ/Uｓeｒ/eking／ａrticle/3７76_１.hｔm眾多國(guó)際知名汽車公司早在２0世紀(jì)80年月就樂觀致力于汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的商量及應(yīng)用。迄今已有多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),如專門用于貨車和客車上的SAE的J1９39、德國(guó)大眾的AＢUS、博世的ＣAＮ、美國(guó)商用機(jī)器的ＡutｏＣAN、ISＯ的ＶAN、馬自達(dá)的PALMＮEＴ等。

在我國(guó)的轎車中已基本具有電子掌握和網(wǎng)絡(luò)功能，排放和其他指標(biāo)達(dá)到了肯定的要求。但貨車和客車在這方面卻遠(yuǎn)未能滿意排放法規(guī)的要求。計(jì)劃到200６年,北京地區(qū)的貨車和客車的排放要滿意歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn).因此,為了滿意日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，載貨車和客車中也必須引入計(jì)算機(jī)及掌握技術(shù)。接受掌握器局域網(wǎng)和國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議Ｊ19３9來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò),并完成數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部電子單元的網(wǎng)絡(luò)化是一種迫切的需要也是必定的進(jìn)展趨勢(shì)。

1CAN總線特點(diǎn)及其進(jìn)展掌握器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN)是德國(guó)Ｒoｂertｂｏscｈ公司在20世紀(jì)８0年月初為汽車業(yè)開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。CAＮ是一種很高保密性，有效支持分布式掌握或?qū)崟r(shí)掌握的串行通信網(wǎng)絡(luò)。ＣAN的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本底多線路網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域、發(fā)動(dòng)機(jī)掌握部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，CAN的位速率可高達(dá)1Mbps.同時(shí)，它可以廉價(jià)地用于交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中，如燈光聚束、電氣窗口等,可以替代所需要的硬件連接。它接受線性總線結(jié)構(gòu),每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)總線有相同的權(quán)利，即為多主工作方式。CAN網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可在任何時(shí)候向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從.網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分為不通優(yōu)先級(jí)，滿意不同的實(shí)時(shí)要求。接受非破壞性總線裁決技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（即子系統(tǒng)）同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳遞信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的停止數(shù)據(jù)發(fā)送,而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地連續(xù)傳送數(shù)據(jù)。具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播接收傳送數(shù)據(jù)的功能。

隨著ＣAＮ在各種領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，對(duì)其通信格式的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。19９１年９月PｈｉliｐｓＳemｉcｏｎｄuctｏrs制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(Vｅrｓio2。0)。該技術(shù)包括A和B兩部分。2．OA給出了ＣＡN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式,而2。OB給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。1９9３年1１月ISO頒布了道路交通運(yùn)輸工具—數(shù)據(jù)信息交換—高速通信局域網(wǎng)(ＣAＮ）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩSＯ１18９8，為掌握局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化鋪平了道路。美國(guó)的汽車工程學(xué)會(huì)SAE于２00０年提出的J1９3９,成為貨車和客車中掌握器局域網(wǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。

２．J１93９協(xié)議通信原理及內(nèi)容（１）J１９３9與ＣＡNＪ１93９是一種支持閉環(huán)掌握的在多個(gè)ECU之間高速通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議岡。主要運(yùn)用于載貨車和客車上。它是以ＣＡＮ２．０為網(wǎng)絡(luò)核心。表1介紹了ＣAN２。0的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式，及J1939協(xié)議所定義的格式。表2則給出了J１939年的一個(gè)協(xié)議報(bào)文單元的簡(jiǎn)略格式.可以看出,J1939標(biāo)識(shí)符包括:PRIORTY(優(yōu)先權(quán)位）；R（保留位)；DP（數(shù)據(jù)頁(yè)位）；ＰＤＵＦＯＲMAAT(協(xié)議數(shù)據(jù)單元）;PDUＳPEＣＩFIC（擴(kuò)展單元)和ＳOURＣEＡDＤＲＥＳＳ(源地址)。而報(bào)文單元還包括64位的數(shù)據(jù)場(chǎng).表１

CAN２。0的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式及J１93９協(xié)議所定義的格式CＡN擴(kuò)展幀格式SOＦ11位標(biāo)識(shí)符SＲRIＤＥ18位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符J19３9幀格式幀起始位優(yōu)先權(quán)3位R位（保)數(shù)據(jù)頁(yè)ＤPPF格式6位ＳＲR位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)ＰFPＳ格式（8位）源地址（８位)CAN１２~4５6７～121３1４１51617~242５~3２幀位置2８～2６252423～18

17１６１5～8７~0表2

J１93９協(xié)議報(bào)文單元的簡(jiǎn)略格式一個(gè)Ｊ1９39協(xié)議報(bào)文單元PRIOＲITYRDPＰDUＦOＲMATPDUSPEＣＩFＩCＳＯＵＲCEＡDＤRESSDAＴAFIEＬD３11８8８0～6４(２）數(shù)據(jù)傳轉(zhuǎn)協(xié)議

Ｊ19３9通信中的核心是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏攨f(xié)議。它的功能分為兩部分:

（1)數(shù)據(jù)的拆分打包和重組.一個(gè)J１9３9的報(bào)文單元只有8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)場(chǎng).因此如果所要發(fā)送的數(shù)據(jù)超過了8字節(jié)，就應(yīng)該分成幾個(gè)小的數(shù)據(jù)包分批發(fā)送.數(shù)據(jù)場(chǎng)的第一個(gè)字節(jié)從1開頭作為報(bào)文的序號(hào),后７個(gè)字節(jié)用來(lái)存放數(shù)據(jù).所以可以發(fā)送２5５×7=１785個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。報(bào)文被接收以后按序號(hào)重新組合成原來(lái)的數(shù)據(jù)。

（2)連接管理。主要對(duì)節(jié)點(diǎn)之間連接的建立和關(guān)閉，數(shù)據(jù)的傳送進(jìn)行管理.其中定義了５種幀結(jié)構(gòu):發(fā)送懇求幀、發(fā)送清除幀、結(jié)束應(yīng)答幀、連接失敗幀以及用來(lái)全局接收的廣播幀。節(jié)點(diǎn)之間的連接通過一個(gè)節(jié)點(diǎn)向目的地址發(fā)送一個(gè)發(fā)送懇求幀而建立。在接收發(fā)送懇求幀以后,節(jié)點(diǎn)如果有足夠的空間來(lái)接收數(shù)據(jù)并且數(shù)據(jù)有效，則發(fā)送一個(gè)發(fā)送清除幀，開頭數(shù)據(jù)的傳送。如果存儲(chǔ)空間不夠或者數(shù)據(jù)無(wú)效等緣由，節(jié)點(diǎn)需要拒絕連接，則發(fā)送連接失敗幀,連接關(guān)閉。如果數(shù)據(jù)接收全部完成.則節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)結(jié)束應(yīng)答幀，連接關(guān)閉。(３）Ｊ1939的參數(shù)格式

Ｊ１９３9中還定義了參數(shù)的簡(jiǎn)略格式，如標(biāo)識(shí)符、優(yōu)先級(jí)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、參數(shù)的范圍等。參數(shù)又劃分為狀態(tài)參數(shù)和測(cè)量參數(shù).狀態(tài)參數(shù)表示具有多態(tài)信號(hào)的某一種狀態(tài),如發(fā)動(dòng)機(jī)剎車使能/禁能、巡航掌握激活/關(guān)閉，扭矩／速度掌握超載模式、錯(cuò)誤代碼等。而測(cè)量參數(shù)則表示所接收到的信號(hào)的值的簡(jiǎn)略大小,如缸內(nèi)爆發(fā)壓力、最大巡航速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等.3。Ｊ193９協(xié)議的應(yīng)用(１)J１9３9應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

J1９39網(wǎng)絡(luò)層中定義了如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)及連接的功能.網(wǎng)絡(luò)層的功能包括數(shù)據(jù)的過濾、重新打包和轉(zhuǎn)發(fā).分別由以下各部分實(shí)現(xiàn)。

ａ．中繼器?？梢栽鰪?qiáng)數(shù)據(jù)信號(hào),使數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn)的距離。

ｂ.網(wǎng)橋.數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾。它可以把網(wǎng)絡(luò)拆解成網(wǎng)絡(luò)分支、分割網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,隔離分支中發(fā)生的故障,這樣就可以削減每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支的數(shù)據(jù)信息流量而使每個(gè)網(wǎng)絡(luò)更有效,提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)效率。

ｃ．路由?？梢允咕W(wǎng)絡(luò)段具有獨(dú)立的地址空間不同的數(shù)據(jù)傳輸率和媒介。

ｄ.網(wǎng)關(guān)。可以在不同的協(xié)議和數(shù)據(jù)設(shè)置的網(wǎng)段之間傳送數(shù)據(jù).圖1為典型的汽車網(wǎng)絡(luò)連接.（２）J１9３9應(yīng)用于故障診斷

J１939包括在線故障診斷功能,由診斷應(yīng)用層定義。診斷應(yīng)用層面對(duì)以下幾方面。

a。平安。在數(shù)據(jù)鏈路層上定義一個(gè)平安的框架，使得符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具執(zhí)行必要的診斷任務(wù)。包括獵取診斷信息，獵取節(jié)點(diǎn)配置信息,標(biāo)定掌握模式.但對(duì)非開放型的數(shù)據(jù)加密。

b．連接。建立J19３９網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與開發(fā)工具之間的連接。連接器的設(shè)計(jì)也必須符合J19３９協(xié)議.

c。診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)支持.供應(yīng)一系列的數(shù)據(jù)格式。包括讀取出錯(cuò)數(shù)據(jù)、清除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)通信參數(shù)、獵取節(jié)點(diǎn)的配置以及其他的一些信息。d.診斷測(cè)試支持?？梢允归_發(fā)工具把各種掌握節(jié)點(diǎn)放到簡(jiǎn)略的測(cè)試模式中以正確設(shè)計(jì)子網(wǎng)體系。診斷工具通過連接器與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信以獵取診斷數(shù)據(jù)。因此全部的掌握節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該具備以下功能：讀取診斷故障代碼、清除診斷故障代碼、獵取實(shí)時(shí)信息。而診斷故障代碼記載了出錯(cuò)的參數(shù)及所在的節(jié)點(diǎn)等主要信息。4．節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)通信

最小化節(jié)點(diǎn)的主掌握芯片接受５1系列的單片機(jī),掌握器接受PHＩＬIＰS公司的SJＡ1000，掌握器接口接受82ｃ２50。為了構(gòu)建CAＮ總線局域網(wǎng)絡(luò)，接受了研華公司生產(chǎn)的雙端口CＡAＮ掌握卡ＰＣL－841,每塊PＣＬ-841卡集成了兩塊PHILIPＳ的ＳJA１00０掌握器和８２c２50掌握器接口。這樣兩塊掌握卡就有四個(gè)端□，相當(dāng)于四個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，用數(shù)據(jù)線連接起來(lái),就組成了基本的CＡN局域網(wǎng)。

軟件的編寫主要包括對(duì)寄存器的配置、硬件初始化、中斷調(diào)用、數(shù)據(jù)通信幾大模塊。中斷調(diào)用中包括數(shù)據(jù)中的中斷接收、中斷發(fā)送,以及錯(cuò)誤處理、報(bào)警等模塊。通信模塊又分為數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收、懇求等。

綜上所述,J1９3９通信協(xié)議解決了如下問題.

（１）優(yōu)先權(quán)問題。如自動(dòng)換擋要求減油門,巡航掌握同時(shí)要求增油，而AＳR則要求減油門以維持驅(qū)動(dòng)軸的低扭矩。依據(jù)重要程度,則應(yīng)確定換擋優(yōu)先，協(xié)議能定義各個(gè)子系統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)挨次.

(2)靈敏性問題。由于各個(gè)子系統(tǒng)都是不同類型的掌握系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備將各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)地融合在一起的能力.

(3)可擴(kuò)展性。即需要增加新的子系統(tǒng)時(shí),不需要對(duì)基本系統(tǒng)作修改.

（４)獨(dú)立性.每個(gè)子系統(tǒng)都可以獨(dú)立工作,某個(gè)子系統(tǒng)消滅故障時(shí)并不影響其他系統(tǒng)的正工作。

(5)為滿意不同掌握系統(tǒng)的要求,應(yīng)具有高的數(shù)據(jù)傳輸速率帶寬，具有通用的故障診斷接口診斷協(xié)議。

(6)車輛狀態(tài)共享。如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、輪速等數(shù)據(jù)必須各子系統(tǒng)共享，數(shù)據(jù)的傳輸及刷新時(shí)間取決于各個(gè)子系統(tǒng)的特性，并由此決定優(yōu)先權(quán)。?CAN基本知識(shí)什么是CAN??ＣＡN，全稱為“CｏｎtroｌｌerArｅaNetwoｒｋ”，即掌握器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一.最初，ＣAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微掌握器通訊,在車載各電子掌握裝置ECU之間交換信息,形成汽車電子掌握網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱掌握器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中,均嵌入ＣＡＮ掌握裝置.?一個(gè)由ＣＡＮ總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中,理論上可以掛接很多個(gè)節(jié)點(diǎn).實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。例如，當(dāng)使用PhilipｓＰ82C250作為CAN收發(fā)器時(shí),同一網(wǎng)絡(luò)中允許掛接1１0個(gè)節(jié)點(diǎn).ＣＡN可供應(yīng)高達(dá)1Mbit／ｓ的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使實(shí)時(shí)掌握變得格外容易.另外，硬件的錯(cuò)誤檢定特性也增強(qiáng)了CＡN的抗電磁干擾能力。?ＣＡN是怎樣進(jìn)展起來(lái)的？

CAＮ最初消滅在８0年月末的汽車工業(yè)中,由德國(guó)Ｂoscｈ公司最先提出。當(dāng)時(shí),由于消費(fèi)者對(duì)于汽車功能的要求越來(lái)越多，而這些功能的實(shí)現(xiàn)大多是基于電子操作的，這就使得電子裝置之間的通訊越來(lái)越簡(jiǎn)潔，同時(shí)意味著需要更多的連接信號(hào)線。提出CＡN總線的最初動(dòng)機(jī)就是為了解決現(xiàn)代汽車中浩大的電子掌握裝置之間的通訊，削減不斷增加的信號(hào)線。于是,他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)總線,全部的外圍器件可以被掛接在該總線上。1９93年,CAN已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IＳＯ１１８98（高速應(yīng)用)和IＳO１1５１9(低速應(yīng)用）.

ＣAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到１0Kｍ時(shí)，CAN仍可供應(yīng)高達(dá)50Kｂit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。?由于CAN總線具有很高的實(shí)時(shí)性能,因此,CＡN已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)掌握、平安防護(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用.?ＣAN是怎樣工作的？?ＣAN通訊協(xié)議主要描述設(shè)備之間的信息傳遞方式。ＣAＮ層的定義與開放系統(tǒng)互連模型（OSI）全都。每一層與另一設(shè)備上相同的那一層通訊。實(shí)際的通訊發(fā)生在每一設(shè)備上相鄰的兩層，而設(shè)備只通過模型物理層的物理介質(zhì)互連。CＡN的規(guī)范定義了模型的最下面兩層:數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。下表中展現(xiàn)了OＳＩ開放式互連模型的各層.應(yīng)用層協(xié)議可以由CAＮ用戶定義成適合格外工業(yè)領(lǐng)域的任何方案。已在工業(yè)掌握和制造業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是DeviｃeNｅｔ，這是為PＬC和智能傳感器設(shè)計(jì)的。在汽車工業(yè)，很多制造商都應(yīng)用他們自己的標(biāo)準(zhǔn)。?表１O(jiān)SI開放系統(tǒng)互連模型7

應(yīng)用層最高層。用戶、軟件、網(wǎng)絡(luò)終端等之間用來(lái)進(jìn)行信息交換。如：ＤｅvｉceNet

６

表示層將兩個(gè)應(yīng)用不同數(shù)據(jù)格式的系統(tǒng)信息轉(zhuǎn)化為能共同理解的格式5

會(huì)話層

依靠低層的通信功能來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效傳遞。4

傳輸層

兩通訊節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸掌握.操作如：數(shù)據(jù)重發(fā)，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤修復(fù)3

網(wǎng)絡(luò)層

規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維持和拆除的協(xié)議.如：路由和尋址2

數(shù)據(jù)鏈路層

規(guī)定了在介質(zhì)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位的排列和組織.如:數(shù)據(jù)校驗(yàn)和幀結(jié)構(gòu)1

物理層

規(guī)定通訊介質(zhì)的物理特性。如：電氣特性和信號(hào)交換的解釋?CAN能夠使用多種物理介質(zhì)，例如雙絞線、光纖等。最常用的就是雙絞線.信號(hào)使用差分電壓傳送，兩條信號(hào)線被稱為“CＡN_Ｈ”和“ＣAＮ_Ｌ",靜態(tài)時(shí)均是２．5V左右,此時(shí)狀態(tài)表示為規(guī)律“１”,也可以叫做“隱性".用CAＮ_H比CAN_Ｌ高表示規(guī)律“0”,稱為“顯形”,此時(shí),通常電壓值為：ＣAN_H=3。５V和CAN＿Ｌ=1．5Ｖ.CＡＮ有哪些特性?

CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn),使人們樂于選擇.這些特性包括：?？？低成本?？？極高的總線利用率??？很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離（長(zhǎng)達(dá)1０Ｋｍ)??？高速的數(shù)據(jù)傳輸速率(高達(dá)１Mbit／s）??？可依據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文?？？牢靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制

？?發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)

?？節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能??？報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級(jí)信息?Phiｌｉps制造的CAN芯片有哪些?

表2CＡN芯片一覽表?類別

型號(hào)

備注?

P87C591

替代P87Ｃ５9２

CAN微掌握器

XAC3７

16位ＭＣU

CＡN獨(dú)立掌握器

SJA１000

替代82C２0０

ＰＣA８２C2５0?高速ＣAN收發(fā)器

PCA８2C2５1?高速CAN收發(fā)器

PCA8２C252?容錯(cuò)CAN收發(fā)器

ＴＪＡ１０40?高速CAN收發(fā)器

TJA１041

高速CAＮ收發(fā)器

TJA１050?高速CAＮ收發(fā)器

TJA1０53?容錯(cuò)CAN收發(fā)器

ＴJＡ105４?ＬIN收發(fā)器

TJＡ102０?ＬＩＮ收發(fā)器?什么是ＣSMA/CD？

ＣSMA/CD是“載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)”（ＣａrrｉeｒSｅnｓｅＭultｉpleＡccesswiｔhＣolｌｉsioｎＤetｅｃt）的縮寫.?利用CSＭA訪問總線,可對(duì)總線上信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),只有當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許發(fā)送.利用這種方法，可以允很多個(gè)節(jié)點(diǎn)掛接到同一網(wǎng)絡(luò)上.當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)沖突位時(shí),全部節(jié)點(diǎn)重新回到‘監(jiān)聽’總線狀態(tài)，直到該沖突時(shí)間過后,才開頭發(fā)送。在總線超載的情況下,這種技術(shù)可能會(huì)造成發(fā)送信號(hào)經(jīng)過很多延遲。為了避開發(fā)送時(shí)延，可利用CSＭA/ＣD方式訪問總線。當(dāng)總線上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，必須通過“無(wú)損的逐位仲裁”方法來(lái)使有最高優(yōu)先權(quán)的的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送.在CAN總線上發(fā)送的每一條報(bào)文都具有唯一的一個(gè)11位或2９位數(shù)字的ＩＤ.CAN總線狀態(tài)取決于二進(jìn)制數(shù)‘０’而不是‘1'，所以ＩD號(hào)越小,則該報(bào)文擁有越高的優(yōu)先權(quán).因此一個(gè)為全‘0’標(biāo)志符的報(bào)文具有總線上的最高級(jí)優(yōu)先權(quán)?？捎昧硗獾姆椒▉?lái)解釋:在消息沖突的位置,第一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送０而另外的節(jié)點(diǎn)發(fā)送1，那么發(fā)送0的節(jié)點(diǎn)將取得總線的掌握權(quán),并且能夠成功的發(fā)送出它的信息.?－2－

CAN的高層協(xié)議

CＡN的高層協(xié)議（也可理解為應(yīng)用層協(xié)議）是一種在現(xiàn)有的底層協(xié)議(物理層和數(shù)據(jù)鏈路層)之上實(shí)現(xiàn)的協(xié)議。高層協(xié)議是在CAN規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)展起來(lái)的應(yīng)用層。很多系統(tǒng)(像汽車工業(yè)）中，可以格外制定一個(gè)合適的應(yīng)用層,但對(duì)于很多的行業(yè)來(lái)說(shuō)，這種方法是不經(jīng)濟(jì)的.一些組織已經(jīng)商量并開放了應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn),以使系統(tǒng)的綜合應(yīng)用變得十分容易.?一些可使用的CAN高層協(xié)議有：?制定組織主要高層協(xié)議?ＣiA

ＣAＬ協(xié)議?ＣｉA

CAＮＯｐen協(xié)議?ODVA

DeｖｉceNet協(xié)議?Hｏneyｗeｌｌ

ＳＤS協(xié)議?Kvａｓｅｒ

CANＫｉｎgdom協(xié)議?什么是標(biāo)準(zhǔn)格式CAＮ和擴(kuò)展格式ＣＡN??標(biāo)準(zhǔn)CAN的標(biāo)志符長(zhǎng)度是１1位,而擴(kuò)展格式CAＮ的標(biāo)志符長(zhǎng)度可達(dá)29位。ＣＡＮ協(xié)議的２.0A版本規(guī)定CAN掌握器必須有一個(gè)1１位的標(biāo)志符。同時(shí)，在2．0B版本中規(guī)定,ＣAN掌握器的標(biāo)志符長(zhǎng)度可以是11位或29位。遵循CAN2。０Ｂ協(xié)議的ＣAN掌握器可以發(fā)送和接收１1位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文或2９位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展格式報(bào)文。如果禁止ＣＡＮ２.0B,則CＡＮ掌握器只能發(fā)送和接收１1位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)格式報(bào)文，而忽視擴(kuò)展格式的報(bào)文結(jié)構(gòu)，但不會(huì)消滅錯(cuò)誤.?目前，Pｈiliｐs公司主要推廣的ＣAN獨(dú)立掌握器均支持CAＮ2。0Ｂ協(xié)議，即支持29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展格式報(bào)文結(jié)構(gòu)。?CＡN進(jìn)展史起源?１986年2月，ＲoｂｅrtBoｓｃｈ公司在SＡE（汽車工程協(xié)會(huì)）大會(huì)上介紹了一種新型的串行總線——ＣＡＮ掌握器局域網(wǎng)，那是CAＮ誕生的時(shí)刻。今日,在歐洲幾乎每一輛新客車均裝配有CAN局域網(wǎng)。同樣,CAN也用于其他類型的交通工具，從火車到輪船或者用于工業(yè)掌握。CＡN已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最重要的總線之一——甚至領(lǐng)導(dǎo)著串行總線.在19９9年,接近６千萬(wàn)個(gè)ＣAＮ掌握器投入應(yīng)用；２000年，市場(chǎng)銷售超過1億個(gè)ＣAN器件。

在１98０年的早些時(shí)候,Bosch公司的工程師就開頭論證當(dāng)時(shí)的串行總線用于客車系統(tǒng)的可行性。由于沒有一種現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)方案能夠完全滿意汽車工程師們的要求，于是,在１９8３年初，ＵweＫｉｅnｃke開頭商量一種新的串行總線。新總線的主要方向是增加新功能、削減電氣連接線，使其能夠用于產(chǎn)品，而非用于驅(qū)動(dòng)技術(shù)。來(lái)自Mｅｒｃedes-Benz的工程師較早制定了總線的狀態(tài)說(shuō)明,而Ｉｎtｅl也籌備作為半導(dǎo)體生產(chǎn)的主要廠商.當(dāng)時(shí)聘請(qǐng)的顧問之一是來(lái)自于德國(guó)Bｒauｎschweｉｇ-Wolfeｎbüｔｔeｌ的ＡｐplｉｅｄＳｃience高校教授WｏlｆhardLawrｅnｚ博士給出了新網(wǎng)絡(luò)方案的名字“CoｎtｒollｅｒＡreaNetwｏrk",簡(jiǎn)稱CＡＮ。來(lái)自Kａrlsruｈｅ高校的教授HｏｒｓtＷｅttｓtein博士也供應(yīng)了理論支持.?198６年２月,CAN誕生了.在底特律的汽車工程協(xié)會(huì)大會(huì)上，由Bosch公司商量的新總線系統(tǒng)被稱為“汽車串行掌握器局域網(wǎng)"。UweKiencke、SiegfriｅdＤaｉｓ和ＭａrtiｎLiｔｓchel分別介紹了這種多主網(wǎng)絡(luò)方案。此方案基于非破壞性的仲裁機(jī)制,能夠確保高優(yōu)先級(jí)報(bào)文的無(wú)延遲傳輸.并且,不需要在總線上設(shè)置主掌握器。此外,CAＮ之父—-上述幾位教授和Boscｈ公司的WoｌfｇaｎｇBｏrｓt、WolｆｇanｇBｏｔzeｎharｄ、OttoKaｒl、HelｍutSchｅlliｎg、JａnUｎruｈ已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)種在ＣAN中的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。該錯(cuò)誤檢測(cè)也包括自動(dòng)斷開故障節(jié)點(diǎn)功能,以確保能連續(xù)進(jìn)行剩余節(jié)點(diǎn)之間的通訊。傳輸?shù)膱?bào)文并非依據(jù)報(bào)文發(fā)送器/接收器的節(jié)點(diǎn)地址識(shí)別(幾乎其它的總線都是如此)，而是依據(jù)報(bào)文的內(nèi)容識(shí)別。同時(shí),用于識(shí)別報(bào)文的標(biāo)識(shí)符也規(guī)定了該報(bào)文在系統(tǒng)中的優(yōu)先級(jí).

當(dāng)關(guān)于這種革新的通訊方案的大部分文字內(nèi)容制定之后，于198７年中期,Iｎtｅl提前計(jì)劃2個(gè)月交付了首枚CAＮ掌握器：82526，這是CＡN方案首次通過硬件實(shí)現(xiàn)。僅僅用了四年的時(shí)間，設(shè)想就變成了現(xiàn)實(shí)。不久之后,Ｐhiliｐs半導(dǎo)體推出了82C200.這兩枚最先的CＡN掌握器在驗(yàn)收濾波和報(bào)文掌握方面有很多不同。一方面，由Inｔel主推的FｕllCAＮ比由Pｈilipｓ主推的BasiｃＣAＮ占用較少的ＣＰU載荷;另一方面,FullCAN器件所能接收的報(bào)文數(shù)目相對(duì)受到限制,BaｓicCAN掌握器僅需較少的硅晶體。今日的ＣAN掌握器中，“孫子”輩們?cè)谕荒K中的驗(yàn)收濾波和報(bào)文掌握方面仍有相當(dāng)?shù)牟煌?，制造出ＢaｓicCＡＮ和FｕllCAN兩大陣營(yíng)。?標(biāo)準(zhǔn)化與全都性?在1９90年早些時(shí)候，ＢoschCAN規(guī)范(CAN２．0版)被提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。在數(shù)次行政商議?之后,應(yīng)一些主要的法國(guó)汽車廠商要求，增加了“ＶeｈicleArｅaNeｔwoｒk(VAN）”內(nèi)容,并于１993年11月出版了CＡN的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩSＯ11898。除了ＣAN協(xié)議外，它也規(guī)定了最高至1Mbps波特率時(shí)的物理層。同時(shí)，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1１5１9—2中也規(guī)定了CAＮ數(shù)據(jù)傳輸中的容錯(cuò)方法.1９95年,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩSＯ118９８進(jìn)行了擴(kuò)展，以附錄的形式說(shuō)明白29位ＣAＮ標(biāo)識(shí)符。?但令人傷心的是，全部出版的CAＮ規(guī)范均包含錯(cuò)誤或者不完整。因此，為避開消滅不兼容的CAN應(yīng)用，Bosch公司始終在進(jìn)行驗(yàn)證ＣＡN芯片是否基于Ｂosch的CAN參考模型的工件。此外,幾年來(lái)在Lawｒeｎz教授領(lǐng)導(dǎo)下，位于德國(guó)Braunschweig/Wolfenbüttｅl的AｐplieｄSｃience高校進(jìn)行CＡN的全都性測(cè)試，測(cè)試模式基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試規(guī)范ＩＳO168４5。-１—?當(dāng)前,修訂的ＣAＮ規(guī)范正在標(biāo)準(zhǔn)化中。ＩSO11８９８－1稱為“ＣAN數(shù)據(jù)鏈路層”,ISO11８９８—２稱為“非容錯(cuò)ＣＡN物理層”,ISＯ11898－3稱為“容錯(cuò)ＣAN物理層”.國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11992（卡車和拖車接口）和ISＯ１17８３（農(nóng)業(yè)和森林機(jī)械）都在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)Ｊ１93９的基礎(chǔ)上定義了基于ＣＡN應(yīng)用的子協(xié)議，但是它們并不完整。?CAＮ先行者的進(jìn)展?盡管當(dāng)時(shí)商量ＣＡN的起點(diǎn)是應(yīng)用于客車系統(tǒng)，但CＡＮ的第一個(gè)市場(chǎng)應(yīng)用卻來(lái)自于其他領(lǐng)域。格外是在北歐，ＣAＮ早已得到格外普遍的應(yīng)用。在荷蘭,電梯廠商Kｏｎe使用ＣＡN總線。瑞士工程辦公室Ｋｖａsｅr已建議將CAＮ應(yīng)用至一些紡織機(jī)械廠（LindauerDornier和Ｓulzｅr）,并由他們供應(yīng)機(jī)器的通訊協(xié)議。這一領(lǐng)域中,在Lars—BｅrｎoＦｒｅdriｋssｏn的領(lǐng)導(dǎo)下,公司建立了“CAＮ紡織機(jī)械用戶集團(tuán)”。到19８９年,他們已商量出通訊原理，并于1９90年早期幫助建立“CANKｉnｇdom”開發(fā)環(huán)境.盡管CＡNＫingdom并不是一種基于OSI參考模型的應(yīng)用層，但它被認(rèn)為是基于CAN的高層協(xié)議的原型.

在荷蘭,Ｐｈｉｌｉps醫(yī)療系統(tǒng)決定使用ＣAN構(gòu)成X光機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，成為ＣAN的工業(yè)用戶。主要由TomSｕters發(fā)表的“Pｈilips報(bào)文規(guī)范-—PMＳ”提出了CAＮ網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)應(yīng)用層。來(lái)自德國(guó)Weｉnｇaｒtｅｎ的ＡｐpｌiedSciｅｎcｅ高校教授KonradEtsｃhbeｒｇer博士也持同樣的觀點(diǎn).他管理SｔeiｎbeｉｓTraｎsfｅｒCeｎterforPｒocessAuｔomation（Sｔｚp)公司（現(xiàn)在更名為IXXＡＴAutoｍatioｎ公司)，并開發(fā)出一個(gè)類似的方案。?不管如何，第一個(gè)高層協(xié)議正在形成。大多數(shù)CAN的先行者使用單片電路的方法,通訊功能、網(wǎng)絡(luò)管理、應(yīng)用代碼組合在同一個(gè)軟件之中.即使一些用戶有較多的標(biāo)準(zhǔn)模塊可供利用，但面對(duì)全部的解決方案，他們也肯定存在著缺陷.必須持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)展CＡN的高層協(xié)議——即使在今日，仍然有部分用戶低估這個(gè)問題。?在19９0年的早些時(shí)候，開頭籌劃成立一個(gè)用戶組織，從而將不同的解決方案標(biāo)準(zhǔn)化。在１992年初的幾個(gè)月里，當(dāng)時(shí)ＶMEbｕs雜志的主管（出版社：Ｆｒaｎzis）ＨolgerZeｌtｗaｎger將用戶和廠商集中在一起,商議?建立一個(gè)促進(jìn)ＣＡN技術(shù)進(jìn)展的中立平臺(tái)，同時(shí)也針對(duì)串行總線市場(chǎng)進(jìn)行分析。1９９2年5月,ＣiＡ“ＣＡNinAutｏmａｔiｏn”用戶集團(tuán)正式成立。僅在幾個(gè)星期后,CiＡ即發(fā)表了第一份技術(shù)雜志,那是關(guān)于物理層的.CiＡ推舉僅使用遵循ＩSO1１8９8的CAN收發(fā)器。到現(xiàn)在為止，在當(dāng)時(shí)的CAN網(wǎng)絡(luò)中使用格外普遍但并不兼容的RS—４85收發(fā)器已基本消滅,盡管它也是廠商供應(yīng)的。?CiA的首批任務(wù)之一是規(guī)定ＣAN的應(yīng)用層。依據(jù)Philips醫(yī)療系統(tǒng)（PＭS）和Stzp所供應(yīng)的內(nèi)容，依靠其余CiA會(huì)員的協(xié)助，CAL—-“CAＮ應(yīng)用層”也稱為“綠皮書”誕生了.在制定CAN應(yīng)用規(guī)范時(shí),CiA的一個(gè)主要任務(wù)是進(jìn)行ＣAＮ專家和其他CＡN學(xué)習(xí)者之間的信息溝通。因此，從19９４年起，CiA每年召開一次國(guó)際CAN會(huì)議(ｉCC)。

另外一個(gè)理論的方法是借鑒于ＬＡＶ,一個(gè)農(nóng)業(yè)的交通工具協(xié)會(huì)。在1９80年晚些時(shí)候開頭,一個(gè)基于CAＮ的農(nóng)業(yè)交通工具總線系統(tǒng)(LＢＳ)被制定出.但在工作最終完成前，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)決定改向支持US解決方案——J1９39。這也是一個(gè)基于CAN的應(yīng)用子協(xié)議,由ＳＡE的ＴｒuｃkaｎdＢuｓ協(xié)會(huì)制定.J１939是一個(gè)非模塊化的方案，簡(jiǎn)潔易學(xué),但靈敏性很差。

從理論到實(shí)踐

當(dāng)然,生產(chǎn)CAN模塊集成器件的15家半導(dǎo)體廠商主要聚焦于汽車工業(yè)。從１9９0年中期起，Infineｏn公司和Ｍotoｒｏlａ公司已向歐洲的客車廠商供應(yīng)了大量的CAN掌握器。作為下一波,從1990年后期起，遠(yuǎn)東的半導(dǎo)體廠商也開頭供應(yīng)ＣAＮ掌握器。199４年,ＮＥＣ推出了傳奇中的CＡＮ芯片720０5，但是,這一步太早了——當(dāng)時(shí)，這個(gè)器件并不能投入使用。?從19９２年起，Meｒceｄes－Benz(奔馳）開頭在他們的高級(jí)客車中使用CＡN技術(shù)。第一步使用電子掌握器通過CＡＮ對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行管理；其次步使用掌握器接收人們的操作信號(hào).這就使用了２個(gè)物理上獨(dú)立的ＣＡN總線系統(tǒng),它們通過網(wǎng)關(guān)連接。其他的客車廠商也紛紛趕來(lái)斯圖加特學(xué)習(xí)，在他們的客車上也使用２?－2-

套ＣAN總線系統(tǒng).現(xiàn)在,繼Volvo、Sａａb、Voｌkswaｇｅn、BMＷ之后，Renａult和Fｉａｔ也開頭在他們的汽車上使用CAＮ總線。

在19９0的早些時(shí)候,美國(guó)俄亥俄州的機(jī)械工程公司的工程師們與Allｅn—Bｒadlｅy公司、Honeyweｌｌ微型開關(guān)公司開頭了一個(gè)合資項(xiàng)目，內(nèi)容是基于CＡN的通訊與掌握.但是，不久之后,項(xiàng)目組的重要成員離開合資項(xiàng)目終止.但Alｌｅn-Bｒａdlｅy公司和Honeyｗｅｌｌ公司各自連續(xù)從事這項(xiàng)工作。這導(dǎo)致產(chǎn)生了兩個(gè)高層協(xié)議：“ＤeｖｉceNet”和“SmartDisｔributedSｙstem（SDＳ)”,而且這2個(gè)協(xié)議在較低層的通訊層上格外相像。在199４年早些時(shí)候，Aｌleｎ－Brａdｌey將DeviceNet規(guī)范移交給專職推廣DｅvicｅNet的組織“OpenＤeｖiceＮeｔVeｎdｏｒAssocｉatiｏｎ（ＯDVＡ）”。而Honeywell則放棄了在SＤS方面的努力，使得ＳＤＳ更象Ｈｏneyｗｅll公司的內(nèi)部解決方案。ＤeｖｉｃeNeｔ格外為工廠自動(dòng)掌握而定制，因此，使其成為類似Pｒofｉbuｓ—ＤP和Inteｒｂuｓ協(xié)議的有力競(jìng)爭(zhēng)者。倘若僅從即插即用的功能考慮,ＤeｖｉceNet已經(jīng)成為美國(guó)特定應(yīng)用領(lǐng)域中的領(lǐng)導(dǎo)者。?在歐洲,一些公司在嘗試使用CAL。盡管CＡL在理論上正確，并在工業(yè)上可以投入應(yīng)用，但每個(gè)用戶都必須設(shè)計(jì)一個(gè)新的子協(xié)議，由于CAL是一個(gè)真正的應(yīng)用層。CAL可以被看作一個(gè)應(yīng)用CAN方案的必要理論步驟,但在這一領(lǐng)域它不會(huì)被推廣。從１９93年起,在EspritpｒojｅctAＳＰＩC范圍內(nèi)，由Bosｃｈ領(lǐng)導(dǎo)的歐洲協(xié)會(huì)商量出一個(gè)原型,由此進(jìn)展成為ＣＡNｏpen.它是一個(gè)基于CAL的子協(xié)議，用于產(chǎn)品部件的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)掌握。在理論方面，來(lái)自德國(guó)Rｅｕtlingｅn的AｐpliedSciencｅ高校教授GｅrｈａrｄGruhｌeｒ博士和來(lái)自Nｅｗcaｓtｌe（UＫ）高校的MoｈａmmeｄFarｓi樂觀參加，均是其中最成功的活躍分子之一.在項(xiàng)目完成之后,CANoｐｅn規(guī)范移交給CiA組織,由其進(jìn)行維護(hù)與進(jìn)展。在１９95年，CiA發(fā)表了完整版的ＣＡＮｏｐen通訊子協(xié)議;僅僅用了5年的時(shí)間，它已成為全歐洲最重要的嵌入式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。ＣANｏｐeｎ不僅定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，也為可編程系統(tǒng)、不同器件、接口、應(yīng)用子協(xié)議定義了頁(yè)狀態(tài)，這也就是工業(yè)領(lǐng)域(比如：打印機(jī)、海事應(yīng)用、醫(yī)療系統(tǒng))決定使用ＣANoｐen的一個(gè)重要緣由.

DeviｃｅNeｔ和ＣＡNopen，是兩個(gè)定位于不同市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層協(xié)議（ＥN50３25)。DｅviceNｅｔ適合于工廠自動(dòng)化掌握；CANopen適合于全部機(jī)械的嵌入式網(wǎng)絡(luò).這又造就了兩個(gè)不同的應(yīng)用范圍，因此，有必要定義應(yīng)用層的規(guī)范歷史（可以將一些特定的大量嵌入式系統(tǒng)排解在外）。

ＣＡN前景展望

盡管CAN協(xié)議已經(jīng)有1５年的歷史,但它仍處在改進(jìn)之中。從２00０年開頭，一個(gè)由數(shù)家公司組成的IＳＯ任務(wù)組織定義了一種時(shí)間觸發(fā)ＣＡＮ報(bào)文傳輸?shù)膮f(xié)議。ＢｅｒndＭｕｅｌler博士、ThｏmasFueｈｒer、Bｏｓcｈ公司人員和半導(dǎo)體工業(yè)專家、學(xué)術(shù)商量專家將此協(xié)議定義為“時(shí)間觸發(fā)通訊的CAN（TＴCＡＮ）”,計(jì)劃在將來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化為ISO11898－4。這個(gè)CAN的擴(kuò)展已在硅片上實(shí)現(xiàn)，不僅可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)掌握下支持報(bào)文的時(shí)間觸發(fā)傳輸,而且可以實(shí)現(xiàn)ＣＡN的x-by—ｗirｅ應(yīng)用。由于ＣAN協(xié)議并未轉(zhuǎn)變,所以，在同一個(gè)的物理層上，既可以實(shí)現(xiàn)傳輸時(shí)間觸發(fā)的報(bào)文，也可以實(shí)現(xiàn)傳輸大事觸發(fā)的報(bào)文。?TTCAN將為CＡN延長(zhǎng)5-10年的生命期?，F(xiàn)在,CＡN在全球市場(chǎng)上仍然處于起始點(diǎn)，當(dāng)?shù)玫街匾晻r(shí)，誰(shuí)也無(wú)法預(yù)料CAN總線系統(tǒng)在下一個(gè)1０－1５年內(nèi)的進(jìn)展趨勢(shì)。這里需要強(qiáng)調(diào)一個(gè)現(xiàn)實(shí)：近幾年內(nèi),美國(guó)和遠(yuǎn)東的汽車廠商將會(huì)在他們所生產(chǎn)汽車的串行部件上使用ＣAN。另外,大量潛在的新應(yīng)用（例如：娛樂)正在呈現(xiàn)——不僅可用于客車，也可用于家庭消費(fèi)。同時(shí),結(jié)合高層協(xié)議應(yīng)用的特殊保安系統(tǒng)對(duì)ＣＡN的需求也正在穩(wěn)健增長(zhǎng)。德國(guó)專業(yè)委員會(huì)ＢIA和德國(guó)平安標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威ＴüV已經(jīng)對(duì)一些基于CＡＮ的保安系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)證。CANoｐeｎ－Ｓafetｙ是第一個(gè)獲得BＩA許可的ＣAＮ解決方案,ＤeｖｉceNet—Sａｆｅty也會(huì)立刻跟進(jìn)。全球分級(jí)協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，ＧｅｒmａniｓchｅｒLｌoyd正在籌備提議將CＡＮopen固件應(yīng)用于海事運(yùn)輸。在其他事務(wù)中,規(guī)范定義可以通過自動(dòng)切換將ＣAＮopen網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為冗余總線系統(tǒng)。?—3—?CAN歷史大事一覽表?19８3：SｔartofｔheＢoｓcｈｉｎteｒnalprｏｊecttｏｄevelｏｐaｎin-vehｉclenetwork?1９86：OffiｃialｉntrodｕctiｏnｏｆＣANｐｒotocｏl?１９87：ＦｉｒstＣＡNcontroｌｌerchipsfｒoｍＩｎteｌaｎdＰhilipｓSｅmiconduｃtors

１99１:Ｂosｃｈ’sＣANspecifｉcaｔion2.0pｕｂｌishｅd?199１：CANKingdomＣAN-basedhiｇｈer－layｅrprotocoｌinｔｒｏducｅdｂyKｖａｓer

19９２：ＣANinAutoｍatｉoninterｎatｉｏnaｌｕsｅｒｓaｎdmａnｕｆaｃtuｒersgｒoupesｔａbｌｉｓｈeｄ

1992：CAＮAppｌｉｃationLayeｒ（CＡL)pｒotｏcolｐuｂｌｉshedbyCiA

1９９2：ＦiｒstcａrｓfromＭｅrcedｅｓ－BenzusedCANｎeｔｗｏｒk?1993：IＳO11８9８ｓtaｎdardpublｉshed?１994:1stinｔernaｔionaｌCAＮCｏｎferenｃe(iCC）orｇanｉzedbyCiA?１994:DeviceＮeｔｐｒotｏcolinｔｒｏdｕｃtionbｙＡlｌｅｎ—Bradｌeｙ?１995:ＩＳO１１898ameｎdmeｎｔ（eｘtｅndｅdframeforｍat）puｂｌｉshｅｄ?19９５:CANopｅnprotoｃoｌpublishedbｙCiA

200０：Ｄevｅｌopｍeｎｔoｆtｈetimｅ—trｉggeｒedcｏmmunｉcａt(yī)ionｐｒotocolfｏｒCAN(TＴＣAN）

CAN總線的特點(diǎn)及J1９39協(xié)議通信原理、內(nèi)容和應(yīng)用

眾多國(guó)際知名汽車公司早在2０世紀(jì)80年月就樂觀致力于汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的商量及應(yīng)用。迄今已有多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，如專門用于貨車和客車上的SAE的J1939、德國(guó)大眾的ABＵＳ、博世的CAN、美國(guó)商用機(jī)器的AutoCＡＮ、ＩSＯ的VAN、馬自達(dá)的PALＭNＥT等.

在我國(guó)的轎車中已基本具有電子掌握和網(wǎng)絡(luò)功能,排放和其他指標(biāo)達(dá)到了肯定的要求.但貨車和客車在這方面卻遠(yuǎn)未能滿意排放法規(guī)的要求。計(jì)劃到2０0６年，北京地區(qū)的貨車和客車的排放要滿意歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了滿意日益嚴(yán)格的排放法規(guī),載貨車和客車中也必須引入計(jì)算機(jī)及掌握技術(shù)。接受掌握器局域網(wǎng)和國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議Ｊ19３9來(lái)搭建網(wǎng)絡(luò),并完成數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部電子單元的網(wǎng)絡(luò)化是一種迫切的需要也是必定的進(jìn)展趨勢(shì)。1CAN總線特點(diǎn)及其進(jìn)展掌握器局域網(wǎng)絡(luò)（ＣAN)是德國(guó)Roｂeｒｔbosch公司在20世紀(jì)8０年月初為汽車業(yè)開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線.CAN是一種很高保密性，有效支持分布式掌握或?qū)崟r(shí)掌握的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN的應(yīng)用范圍遍及從高速網(wǎng)絡(luò)到低成本底多線路網(wǎng)絡(luò)。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域、發(fā)動(dòng)機(jī)掌握部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中，ＣＡN的位速率可高達(dá)１Mbpｓ。同時(shí)，它可以廉價(jià)地用于交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中，如燈光聚束、電氣窗口等，可以替代所需要的硬件連接。它接受線性總線結(jié)構(gòu)，每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)總線有相同的權(quán)利，即為多主工作方式。CAN網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可在任何時(shí)候向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分為不通優(yōu)先級(jí)，滿意不同的實(shí)時(shí)要求。接受非破壞性總線裁決技術(shù),當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(即子系統(tǒng))同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳遞信息時(shí),優(yōu)先級(jí)低的停止數(shù)據(jù)發(fā)送,而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地連續(xù)傳送數(shù)據(jù)。具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播接收傳送數(shù)據(jù)的功能。

隨著CAＮ在各種領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，對(duì)其通信格式的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求.１９9１年9月ＰhｉｌiｐｓSｅｍｉcｏnduｃtｏrｓ制定并發(fā)布了CＡN技術(shù)規(guī)范(Ｖｅｒｓio2。0)。該技術(shù)包括A和Ｂ兩部分。2。OA給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，而2.OＢ給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。1９93年１１月ＩSＯ頒布了道路交通運(yùn)輸工具-數(shù)據(jù)信息交換-高速通信局域網(wǎng)(CAN）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳO11８９8，為掌握局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化鋪平了道路.美國(guó)的汽車工程學(xué)會(huì)ＳＡE于2０00年提出的Ｊ1９3９，成為貨車和客車中掌握器局域網(wǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn).2。J1939協(xié)議通信原理及內(nèi)容(1）J1939與CＡＮＪ１939是一種支持閉環(huán)掌握的在多個(gè)ECＵ之間高速通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議岡。主要運(yùn)用于載貨車和客車上.它是以CAN2。0為網(wǎng)絡(luò)核心。表1介紹了CAN2．0的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式，及J１939協(xié)議所定義的格式.表2則給出了Ｊ1９39年的一個(gè)協(xié)議報(bào)文單元的簡(jiǎn)略格式.可以看出,Ｊ193９標(biāo)識(shí)符包括:PRIOＲＴＹ（優(yōu)先權(quán)位）;R（保留位)；ＤＰ(數(shù)據(jù)頁(yè)位）;PＤUFORMAAＴ(協(xié)議數(shù)據(jù)單元）；PDUＳPECIＦIC(擴(kuò)展單元)和SOＵＲＣEAＤＤRＥSＳ(源地址)。而報(bào)文單元還包括64位的數(shù)據(jù)場(chǎng)。表１

CAＮ２．0的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式及J1９39協(xié)議所定義的格式ＣAN擴(kuò)展幀格式ＳOＦ11位標(biāo)識(shí)符SＲRIＤE18位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符J１93９幀格式幀起始位優(yōu)先權(quán)3位Ｒ位（保）數(shù)據(jù)頁(yè)DPＰＦ格式6位ＳＲR位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)ＰFＰS格式（8位）源地址(８位）ＣAN12～4567~12131４15１6１7～242５~３2幀位置

28~２６2５24２3~18

１７1６15～8７～0

表２

Ｊ1９39協(xié)議報(bào)文單元的簡(jiǎn)略格式一個(gè)J１939協(xié)議報(bào)文單元PRIORIＴYRＤPPDＵFＯＲMATPDUＳPＥＣＩＦICＳOUＲＣＥAＤDＲESSDＡTAＦIELＤ3118880~6４(2）數(shù)據(jù)傳轉(zhuǎn)協(xié)議

Ｊ1939通信中的核心是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏攨f(xié)議。它的功能分為兩部分：

（1）數(shù)據(jù)的拆分打包和重組。一個(gè)Ｊ1939的報(bào)文單元只有8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)場(chǎng)。因此如果所要發(fā)送的數(shù)據(jù)超過了８字節(jié),就應(yīng)該分成幾個(gè)小的數(shù)據(jù)包分批發(fā)送.數(shù)據(jù)場(chǎng)的第一個(gè)字節(jié)從１開頭作為報(bào)文的序號(hào)，后７個(gè)字節(jié)用來(lái)存放數(shù)據(jù)。所以可以發(fā)送25５×７=1785個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。報(bào)文被接收以后按序號(hào)重新組合成原來(lái)的數(shù)據(jù)。

（2）連接管理.主要對(duì)節(jié)點(diǎn)之間連接的建立和關(guān)閉,數(shù)據(jù)的傳送進(jìn)行管理.其中定義了５種幀結(jié)構(gòu):發(fā)送懇求幀、發(fā)送清除幀、結(jié)束應(yīng)答幀、連接失敗幀以及用來(lái)全局接收的廣播幀.節(jié)點(diǎn)之間的連接通過一個(gè)節(jié)點(diǎn)向目的地址發(fā)送一個(gè)發(fā)送懇求幀而建立。在接收發(fā)送懇求幀以后,節(jié)點(diǎn)如果有足夠的空間來(lái)接收數(shù)據(jù)并且數(shù)據(jù)有效,則發(fā)送一個(gè)發(fā)送清除幀,開頭數(shù)據(jù)的傳送。如果存儲(chǔ)空間不夠或者數(shù)據(jù)無(wú)效等緣由，節(jié)點(diǎn)需要拒絕連接，則發(fā)送連接失敗幀，連接關(guān)閉。如果數(shù)據(jù)接收全